Отечественные учёные предложили простой метод подготовки сырья для изготовления электропроводящих полимеров. Исследователи новосибирского Института химии твёрдого тела и механохимии СО РАН обнаружили, что при добавлении насыщенного водного раствора мочевины молекулы спирта стремятся образовать волокна. При нагревании из данной смеси можно получить органический полупроводник – полиацетилен. Результаты работы опубликованы в журнале «Физика твёрдого тела».

Электропроводящие полимеры обладают рядом уникальных преимуществ перед стандартными проводниками и полупроводниками. Они сочетают способность проводить электрический ток с характерными механическими свойствами пластмасс. Кроме того, зачастую их производство обходится дешевле. Одна из наиболее перспективных областей применения проводящих полимеров – создание гибких дисплеев.

В обычном состоянии молекулы полимера напоминают спутанный клубок нитей и плохо проводят электричество. Для того чтобы перенос электронов между молекулами стал более эффективным, необходимо добиться образования межмолекулярных агрегатов из выпрямленных полимерных цепочек. Группа исследователей во главе с Борисом Бохоновым предложила использовать для этого насыщенный водный раствор мочевины (диамида угольной кислоты) – дешёвого и широко распространённого химического соединения.

Рис. 1. Фотографии волокна поливинилового спирта, полученные с помощью электронного микроскопа: a-c – до прогрева, d, e – после прогрева в вакууме в течение 30 минут при 470 K (196,85 С), f, g – после прогрева в вакууме в течение 2 h при 470 K. Иллюстрация авторов изображения.

Учёные смешивали насыщенный водный раствор мочевины с 10-процентным раствором поливинилового спирта (ПВС) и несколько суток выдерживали полученную смесь при комнатной температуре. В растворе образовывались волокна, достигавшие одного сантиметра.

Влияние мочевины на формирование упорядоченных структур исследовали средствами просвечивающей электронной микроскопии. В растворе с меньшим содержанием ПВС смачивалась сеточка – подложка для полимерного материала. Затем молекулы мочевины удалялись с поверхности образца, а сеточку, покрытую ПВС, помещали в камеру электронного микроскопа. На полученных изображениях отчётливо видны характерные полосы, следы присутствия нитевидных образований.

Взаимодействие молекул мочевины и спирта было также подтверждено средствами ИК-спектроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния. По-видимому, молекулы мочевины при добавлении их в раствор ПВК способствуют образованию специфических нитевидных агрегатов, а сами заполняют полости между ними. Полученный после высушивания материал учёные предлагают использовать для синтеза волокон органического полупроводника – полиацетилена.

Первоисточник информации:

И. Ю. Просанов, А. А. Матвиенко, Б. Б. Бохонов Влияние мочевины на формирование надмолекулярной структуры поливинилового спирта. – Физика твёрдого тела. – Т.53. – вып. 6. – 2011 год.